第四章數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸

1、第四章 數(shù)字信號(hào)的頻帶傳輸 v4.1 頻帶傳輸?shù)幕靖拍?v4.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào) v4.3 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào) v4.4 其他數(shù)字調(diào)制 4.1 頻帶傳輸?shù)幕靖拍?（1）應(yīng)用頻帶傳輸?shù)脑颍?yīng)用頻帶傳輸?shù)脑?1 1）對(duì)于無線信道，由于數(shù)字基帶信號(hào)的頻率較低，天線無法制作。）對(duì)于無線信道，由于數(shù)字基帶信號(hào)的頻率較低，天線無法制作。 2 2）通過調(diào)制可以把多路信號(hào)彼此分開，從而利用單一信道傳輸多路）通過調(diào)制可以把多路信號(hào)彼此分開，從而利用單一信道傳輸多路 信號(hào)。信號(hào)。 3 3）在實(shí)際通信中，多數(shù)信道不能直接傳輸基帶信號(hào)。因?yàn)閿?shù)字基帶）在實(shí)際通信中，多數(shù)信道不能直接傳輸基帶信號(hào)。因?yàn)閿?shù)字

2、基帶 信號(hào)具有豐富的低頻成分，要求信道具有低通特性，而大多數(shù)信道具有信號(hào)具有豐富的低頻成分，要求信道具有低通特性，而大多數(shù)信道具有 帶通特性。帶通特性。 因此需要對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使信號(hào)頻帶適合于信道帶寬。頻帶傳因此需要對(duì)基帶信號(hào)進(jìn)行調(diào)制，使信號(hào)頻帶適合于信道帶寬。頻帶傳 輸系統(tǒng)與基帶傳輸系統(tǒng)的區(qū)別在于頻帶傳輸系統(tǒng)在發(fā)送端增加了調(diào)制，輸系統(tǒng)與基帶傳輸系統(tǒng)的區(qū)別在于頻帶傳輸系統(tǒng)在發(fā)送端增加了調(diào)制， 而在接收端增加了解調(diào)用以恢復(fù)基帶信號(hào)。而在接收端增加了解調(diào)用以恢復(fù)基帶信號(hào)。 （2）調(diào)制的概念與分類）調(diào)制的概念與分類 v調(diào)制的概念：調(diào)制的概念：就是用基帶信號(hào)對(duì)高頻載波的某些參量就是用基帶信號(hào)對(duì)高

3、頻載波的某些參量 （幅度、頻率、相位幅度、頻率、相位）進(jìn)行控制，使這些參量隨基帶信）進(jìn)行控制，使這些參量隨基帶信 號(hào)的變化而變化。號(hào)的變化而變化。 v調(diào)制的分類：調(diào)制的分類： 模擬調(diào)制模擬調(diào)制：調(diào)幅：調(diào)幅(AM)(AM)、調(diào)頻、調(diào)頻(FM)(FM)、調(diào)相（、調(diào)相（PMPM） 數(shù)字調(diào)制數(shù)字調(diào)制：幅移鍵控：幅移鍵控(ASK)(ASK)、頻移鍵控、頻移鍵控(FSK)(FSK)、 相移鍵控（相移鍵控（PSKPSK） 說明：（由于數(shù)字信號(hào)具有時(shí)間和取值離散的特點(diǎn)，使調(diào)說明：（由于數(shù)字信號(hào)具有時(shí)間和取值離散的特點(diǎn)，使調(diào) 制后的載波參量只有幾個(gè)有限的數(shù)值，故稱鍵控）制后的載波參量只有幾個(gè)有限的數(shù)值，故稱鍵控

4、） 4.2 二進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào) v4.2.1 4.2.1 二進(jìn)制振幅鍵控二進(jìn)制振幅鍵控(2ASK(2ASK）：）： 1 1）概念：就是用數(shù)字基帶信號(hào)去控制載波的幅度變化。）概念：就是用數(shù)字基帶信號(hào)去控制載波的幅度變化。 2 2）2ASK2ASK信號(hào)的產(chǎn)生：信號(hào)的產(chǎn)生： 2）2ASK信號(hào)的產(chǎn)生： 乘 法 器 )( 2 te ASK 二 進(jìn) 制 不 歸 零 信 號(hào) t c cos )(ts （1 1）模擬調(diào)制法（相乘器法）模擬調(diào)制法（相乘器法） （2 2）鍵控法）鍵控法 t c cos )(ts )( 2 te ASK 開關(guān)電路 2）2ASK信號(hào)的產(chǎn)生： v 對(duì)于二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)調(diào)幅有對(duì)于二進(jìn)制數(shù)

5、字信號(hào)調(diào)幅有兩種兩種情況：情況：一是調(diào)制信一是調(diào)制信 號(hào)為單極性脈沖序列號(hào)為單極性脈沖序列，其調(diào)制信號(hào)和已調(diào)，其調(diào)制信號(hào)和已調(diào)ASKASK信號(hào)波形；信號(hào)波形；另另 一種是調(diào)制信號(hào)為雙極性脈沖序列一種是調(diào)制信號(hào)為雙極性脈沖序列，其調(diào)制信號(hào)和已調(diào)，其調(diào)制信號(hào)和已調(diào)ASKASK 信號(hào)波形。信號(hào)波形。 2）2ASK信號(hào)的產(chǎn)生： 3） 2ASK調(diào)制波功率譜調(diào)制波功率譜 3） 2ASK調(diào)制波功率譜調(diào)制波功率譜 v由圖可知，由圖可知，2ASK2ASK功率譜有如下特點(diǎn)：功率譜有如下特點(diǎn)： (1) 2ASK(1) 2ASK信號(hào)的功率譜密度由連續(xù)譜和離散譜組成；信號(hào)的功率譜密度由連續(xù)譜和離散譜組成； (2) (2

6、) 由于由于2ASK2ASK信號(hào)的功率譜是雙邊帶譜，所以，信號(hào)的功率譜是雙邊帶譜，所以，2ASK2ASK信號(hào)的帶寬是信號(hào)的帶寬是 基帶信號(hào)帶寬的兩倍?；鶐盘?hào)帶寬的兩倍。 v 上圖上圖 (a)(a)是單極性信號(hào)作調(diào)制信號(hào)時(shí)的功率譜，由于單極性信號(hào)中是單極性信號(hào)作調(diào)制信號(hào)時(shí)的功率譜，由于單極性信號(hào)中 含有直流分量，即含有直流分量，即G(0)0G(0)0，所以已調(diào)信號(hào)的功率譜中就含有，所以已調(diào)信號(hào)的功率譜中就含有cc的載的載 波頻率分量。圖波頻率分量。圖 (b)(b)是由雙極性信號(hào)作調(diào)制信號(hào)，由于雙極性信號(hào)中是由雙極性信號(hào)作調(diào)制信號(hào)，由于雙極性信號(hào)中 不含有直流分量，即不含有直流分量，即G(0)=

7、0G(0)=0，所以，已調(diào)信號(hào)的功率譜中就不含有，所以，已調(diào)信號(hào)的功率譜中就不含有 cc的載波頻率分量，稱為抑制載頻的雙邊帶調(diào)制。的載波頻率分量，稱為抑制載頻的雙邊帶調(diào)制。 4） 2ASK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) v2ASK2ASK信號(hào)的解調(diào)方法主要有兩種：信號(hào)的解調(diào)方法主要有兩種： 包絡(luò)解調(diào)法（非相干解包絡(luò)解調(diào)法（非相干解 調(diào)法）調(diào)法）和和相干解調(diào)法相干解調(diào)法。 2ASK信號(hào)的包絡(luò)解調(diào)（非相干解調(diào)） 帶 通 濾 波 器 全 波 整 流 器 低 通 濾 波 器 抽 樣 判 決 器 定 時(shí) 脈 沖 輸 出 )( 2 te ASK a b c d 包絡(luò)解調(diào)法（非相干解調(diào)法） 4） 2ASK信號(hào)的解調(diào)信

8、號(hào)的解調(diào) 2ASK信號(hào)的相干解調(diào)信號(hào)的相干解調(diào) 【相干解調(diào)是指利用乘法器，輸入一路與載頻相【相干解調(diào)是指利用乘法器，輸入一路與載頻相 干（同頻同相）的參考信號(hào)與載頻相乘?！扛桑ㄍl同相）的參考信號(hào)與載頻相乘?！?4） 2ASK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 相干解調(diào)相干解調(diào)就是就是同步解調(diào)同步解調(diào)，同步解調(diào)時(shí)，接收機(jī)要產(chǎn)生一個(gè)與，同步解調(diào)時(shí)，接收機(jī)要產(chǎn)生一個(gè)與 發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號(hào)，稱其為同步載波或相干發(fā)送載波同頻同相的本地載波信號(hào)，稱其為同步載波或相干 載波，利用此載波與收到的已調(diào)波相乘，載波，利用此載波與收到的已調(diào)波相乘， 相乘器輸出為相乘器輸出為 ttststts ttsttytz cc

9、 c 2 c 2cos)( 2 1 )( 2 1 2cos1 2 1 )( cos)(cos)()( 4） 2ASK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) v式中，式中，第一項(xiàng)是基帶信號(hào)第一項(xiàng)是基帶信號(hào)，第二項(xiàng)是以第二項(xiàng)是以2 2c c為載波的為載波的 成分成分，兩者頻譜相差很遠(yuǎn)。，兩者頻譜相差很遠(yuǎn)。 經(jīng)低通濾波后，即可輸經(jīng)低通濾波后，即可輸 出出s s( (t t)/2 )/2 信號(hào)。信號(hào)。 低通濾波器的截止頻率取得與基帶低通濾波器的截止頻率取得與基帶 數(shù)字信號(hào)的最高頻率相等。數(shù)字信號(hào)的最高頻率相等。 由于噪聲影響及傳輸特由于噪聲影響及傳輸特 性的不理想，低通濾波器輸出波形有失真，經(jīng)抽樣判性的不理想，低通濾波

10、器輸出波形有失真，經(jīng)抽樣判 決、決、 整形后再生數(shù)字基帶脈沖。整形后再生數(shù)字基帶脈沖。 4） 2ASK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) v相干解調(diào)與非相干解調(diào)的比較：相干解調(diào)與非相干解調(diào)的比較： 相干解調(diào)的缺點(diǎn)是接收端要產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)射端同頻同相相干解調(diào)的缺點(diǎn)是接收端要產(chǎn)生一個(gè)與發(fā)射端同頻同相 的載波，使接收設(shè)備復(fù)雜。包絡(luò)檢波無此要求，設(shè)備簡(jiǎn)單。的載波，使接收設(shè)備復(fù)雜。包絡(luò)檢波無此要求，設(shè)備簡(jiǎn)單。 但抗噪性能稍差于相干解調(diào)。但抗噪性能稍差于相干解調(diào)。 v例題：例題：已知某已知某2ASK2ASK系統(tǒng)，碼元速率系統(tǒng)，碼元速率R Rs s=1200B=1200B，載波，載波頻頻 率為率為fc=2400HZfc=2

11、400HZ，設(shè)數(shù)字基帶信息為，設(shè)數(shù)字基帶信息為1011010110，試畫出，試畫出 2ASK2ASK信號(hào)的波形。信號(hào)的波形。 4.2.2 二進(jìn)制頻移鍵控(2FSK） 1 1）概念：）概念：就是利用不同頻率的載波來傳送數(shù)字信號(hào)就是利用不同頻率的載波來傳送數(shù)字信號(hào)。 2 2）2ASK2ASK信號(hào)的產(chǎn)生：信號(hào)的產(chǎn)生：在兩個(gè)碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，前后碼元的相位在兩個(gè)碼元轉(zhuǎn)換時(shí)刻，前后碼元的相位 不連續(xù)不連續(xù) 2）2FSK信號(hào)的產(chǎn)生： 振蕩器1 f1 反相器 振蕩器2 f2 選通開關(guān) 選通開關(guān) 相加器 基帶信號(hào) )( 2 te FSK 3） 2FSK調(diào)制波功率譜調(diào)制波功率譜 3） 2FSK調(diào)制波功率譜調(diào)制波功率

12、譜 2FSK2FSK調(diào)制波功率譜特點(diǎn)：調(diào)制波功率譜特點(diǎn)： (1) (1) 相位不連續(xù)相位不連續(xù) 2FSK2FSK信號(hào)的功率譜與信號(hào)的功率譜與 2ASK2ASK信號(hào)的功率譜相似，同樣信號(hào)的功率譜相似，同樣由由 離散譜和連續(xù)譜兩部分組成離散譜和連續(xù)譜兩部分組成。其中，連續(xù)譜與。其中，連續(xù)譜與 2ASK2ASK信號(hào)的相同，而離信號(hào)的相同，而離 散譜是位于散譜是位于f f1 1、f f2 2處的兩對(duì)沖擊，處的兩對(duì)沖擊， 這表明這表明 2FSK2FSK信號(hào)中含有載波信號(hào)中含有載波 f f1 1 、f f2 2的分量。的分量。 (2) (2) 若僅計(jì)算若僅計(jì)算2FSK2FSK信號(hào)功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率

13、間隔，信號(hào)功率譜第一個(gè)零點(diǎn)之間的頻率間隔， 則該則該2FSK2FSK 信號(hào)的頻帶寬度為信號(hào)的頻帶寬度為 BB12FSK2 )2(2|RhRffB 式中，式中，R RB B= =F Fb b 是是基帶信號(hào)的帶寬基帶信號(hào)的帶寬，h h=|=|f2f2- - f f1|/1|/R RB B為為偏移率偏移率( (調(diào)制指數(shù)調(diào)制指數(shù)) ) （3 3）為了便于接收端解調(diào)，要求）為了便于接收端解調(diào)，要求2FSK2FSK信號(hào)的兩個(gè)頻率信號(hào)的兩個(gè)頻率f f1, 1, f f2 2間要有間要有 足夠的間隔。對(duì)于采用帶通濾波器來分路的解調(diào)方法，通常取足夠的間隔。對(duì)于采用帶通濾波器來分路的解調(diào)方法，通常取| |f f2

14、-2- f f1|=(31|=(35)5)R RB B。于是，。于是，2FSK2FSK信號(hào)的帶寬為信號(hào)的帶寬為 BFSK RB)75( 2 當(dāng)用普通帶通濾波器作為分路濾波器時(shí)，當(dāng)用普通帶通濾波器作為分路濾波器時(shí)，2FSK2FSK信號(hào)的帶寬約為信號(hào)的帶寬約為 2ASK2ASK信號(hào)帶寬的信號(hào)帶寬的 3 3 倍，系統(tǒng)頻帶利用率只有倍，系統(tǒng)頻帶利用率只有2ASK2ASK系統(tǒng)的系統(tǒng)的1/3 1/3 左右。左右。 4） 2FSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 2FSK信號(hào)包絡(luò)檢波方框圖及波形 4） 2FSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 2FSK信號(hào)相干檢測(cè)方框圖 4） 2FSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 圖中兩個(gè)帶通濾波器的作用

15、同上，起圖中兩個(gè)帶通濾波器的作用同上，起分路作用分路作用。它們。它們 的輸出分別與相應(yīng)的同步相干載波相乘，再分別經(jīng)低通濾波的輸出分別與相應(yīng)的同步相干載波相乘，再分別經(jīng)低通濾波 器取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號(hào)，濾掉二倍頻信號(hào)，抽樣器取出含基帶數(shù)字信息的低頻信號(hào)，濾掉二倍頻信號(hào)，抽樣 判決器在抽樣脈沖到來時(shí)對(duì)兩個(gè)低頻信號(hào)進(jìn)行比較判決，即判決器在抽樣脈沖到來時(shí)對(duì)兩個(gè)低頻信號(hào)進(jìn)行比較判決，即 可還原出基帶數(shù)字信號(hào)?？蛇€原出基帶數(shù)字信號(hào)。 與與2ASK系統(tǒng)相仿，系統(tǒng)相仿，相干解調(diào)能提供較好的接收性能，相干解調(diào)能提供較好的接收性能， 但是要求接收機(jī)提供具有準(zhǔn)確頻率和相應(yīng)的相干參考電壓，但是要求接收機(jī)提供具

16、有準(zhǔn)確頻率和相應(yīng)的相干參考電壓， 這樣增加了設(shè)備的復(fù)雜性。這樣增加了設(shè)備的復(fù)雜性。 例題：例題：某某2FSK調(diào)制系統(tǒng)，碼元速率調(diào)制系統(tǒng)，碼元速率RS=1000B,載波頻率分別為載波頻率分別為 1000HZ及及2000HZ。試求二進(jìn)制數(shù)字信息為。試求二進(jìn)制數(shù)字信息為1100101時(shí)，畫出其對(duì)應(yīng)時(shí)，畫出其對(duì)應(yīng) 2FSK信號(hào)波形。信號(hào)波形。 解：設(shè)解：設(shè)2FSK的調(diào)制規(guī)則為：的調(diào)制規(guī)則為：“1”對(duì)應(yīng)載波頻率為對(duì)應(yīng)載波頻率為f1=2000HZ，“0”對(duì)應(yīng)載對(duì)應(yīng)載 波頻率為波頻率為f2=1000HZ，則，則2FSK信號(hào)的時(shí)間波形為信號(hào)的時(shí)間波形為 4.2.3 二進(jìn)制相移鍵控(2PSK） v1)概念：概念

17、：以基帶數(shù)字信號(hào)控制載波的相位，使載波的相位隨基帶信號(hào)的以基帶數(shù)字信號(hào)控制載波的相位，使載波的相位隨基帶信號(hào)的 變化而變化。變化而變化。 v2）相移鍵控信號(hào)的分類相移鍵控信號(hào)的分類：絕對(duì)相移（絕對(duì)相移（2PSK）和和相對(duì)相移（相對(duì)相移（DPSK） v3）絕對(duì)相移（）絕對(duì)相移（2PSK）的產(chǎn)生：）的產(chǎn)生： 3）絕對(duì)相移（）絕對(duì)相移（2PSK）的產(chǎn)生：）的產(chǎn)生： t c cos )(ts )( 2 te PSK 開關(guān)電路 移相 0 180 0 4） 2PSK調(diào)制波功率譜調(diào)制波功率譜 從以上分析可見，二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的頻譜特性與從以上分析可見，二進(jìn)制相移鍵控信號(hào)的頻譜特性與2ASK2ASK的十的十

18、 分相似，分相似，帶寬也是基帶信號(hào)帶寬的兩倍帶寬也是基帶信號(hào)帶寬的兩倍。區(qū)別僅在于當(dāng)。區(qū)別僅在于當(dāng)P=P=1/21/2時(shí)，其譜時(shí)，其譜 中無離散譜（即載波分量），此時(shí)中無離散譜（即載波分量），此時(shí)2PSK2PSK信號(hào)實(shí)際上相當(dāng)于抑制載波的信號(hào)實(shí)際上相當(dāng)于抑制載波的 雙邊帶信號(hào)。因此，它可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)。雙邊帶信號(hào)。因此，它可以看作是雙極性基帶信號(hào)作用下的調(diào)幅信號(hào)。 5） 2PSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 帶通 濾波器 相乘器 低通 濾波器 抽樣 判決器 定時(shí) 脈沖 輸出 )( 2 te PSK t c cos a b cde 5） 2PSK信號(hào)的解調(diào)信號(hào)的解調(diào) 與同步載波c

19、osct相乘后，輸出為 )2cos( 2 1 cos 2 1 cos)cos()( ncncnc ttttz 低通濾波器輸出為 2 1 2 1 cos 2 1 )( n tx 時(shí) 時(shí) n n 0 6）相對(duì)相移鍵控（）相對(duì)相移鍵控（DPSK） 假設(shè)相干載波的基準(zhǔn)相位與假設(shè)相干載波的基準(zhǔn)相位與2PSK2PSK信號(hào)的調(diào)制載波的基準(zhǔn)相位一致信號(hào)的調(diào)制載波的基準(zhǔn)相位一致 （通常默認(rèn)為（通常默認(rèn)為0 0相位）。但是，相位）。但是，由于在由于在2PSK2PSK信號(hào)的載波恢復(fù)過程中存在信號(hào)的載波恢復(fù)過程中存在 著的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需的相干載波可能同相，也可能著的相位模糊，即恢復(fù)的本地載波與所需的

20、相干載波可能同相，也可能 反相，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送反相，這種相位關(guān)系的不確定性將會(huì)造成解調(diào)出的數(shù)字基帶信號(hào)與發(fā)送 的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，即的數(shù)字基帶信號(hào)正好相反，即“1”1”變?yōu)樽優(yōu)椤?”0”，“0”0”變?yōu)樽優(yōu)椤?”1”，判決，判決 器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。器輸出數(shù)字信號(hào)全部出錯(cuò)。這種現(xiàn)象稱為這種現(xiàn)象稱為2PSK2PSK方式的方式的“倒倒”現(xiàn)象現(xiàn)象或或 “反相工作反相工作”。這也是這也是2PSK2PSK方式在實(shí)際中很少采用的主要原因。另外，方式在實(shí)際中很少采用的主要原因。另外， 在隨機(jī)信號(hào)碼元序列中，信號(hào)波形有可能出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的正弦波形，在隨機(jī)信號(hào)碼

21、元序列中，信號(hào)波形有可能出現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間連續(xù)的正弦波形， 致使在接收端無法辨認(rèn)信號(hào)碼元的起止時(shí)刻。致使在接收端無法辨認(rèn)信號(hào)碼元的起止時(shí)刻。 為了解決上述問題，采用為了解決上述問題，采用相對(duì)相移鍵控（相對(duì)相移鍵控（DPSKDPSK）。）。 6）相對(duì)相移鍵控（）相對(duì)相移鍵控（DPSK） （1 1）概念：）概念：2DPSK2DPSK是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字是利用前后相鄰碼元的載波相對(duì)相位變化傳遞數(shù)字 信息，所以又稱信息，所以又稱相對(duì)相移鍵控相對(duì)相移鍵控。 （2 2）原理：當(dāng)數(shù)字信號(hào)為）原理：當(dāng)數(shù)字信號(hào)為“1”1”碼時(shí)，本碼元載波相位與前一位碼元碼時(shí)，本碼元載波相位與前一位碼元 載波相位

22、相差載波相位相差 ；當(dāng)數(shù)字信號(hào)為當(dāng)數(shù)字信號(hào)為“0”0”碼時(shí)，相位不變。（上述關(guān)系碼時(shí)，相位不變。（上述關(guān)系 反過來亦可）反過來亦可） 7）相對(duì)相移鍵控（）相對(duì)相移鍵控（DPSK）的產(chǎn)生）的產(chǎn)生 v由上圖可見，先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，即把表示數(shù)字信由上圖可見，先對(duì)二進(jìn)制數(shù)字基帶信號(hào)進(jìn)行差分編碼，即把表示數(shù)字信 息序列的絕對(duì)碼變換成息序列的絕對(duì)碼變換成相對(duì)碼（差分碼），相對(duì)碼（差分碼），然后再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì)然后再根據(jù)相對(duì)碼進(jìn)行絕對(duì) 調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相移鍵控信號(hào)。調(diào)相，從而產(chǎn)生二進(jìn)制差分相移鍵控信號(hào)。 t c cos )(ts )( 2 te DPSK 開關(guān)電路 移相 0 1

23、80 0 碼變換 8）相對(duì)相移鍵控（）相對(duì)相移鍵控（DPSK）的解調(diào)）的解調(diào) 帶 通 濾 波 器 相 乘 器 低 通 濾 波 器 抽 樣 判 決 器 定 時(shí) 脈 沖 輸 出 )( D PSK2 te t c cos 碼 反 變 換 器 a b c de f 9）2PSK與與DPSK系統(tǒng)的比較系統(tǒng)的比較 (1) DPSK(1) DPSK信號(hào)在解調(diào)時(shí)，即使相干載波發(fā)生了倒信號(hào)在解調(diào)時(shí)，即使相干載波發(fā)生了倒 現(xiàn)現(xiàn) 象時(shí)，接收端仍能恢復(fù)出發(fā)送端的基帶數(shù)字序列。象時(shí)，接收端仍能恢復(fù)出發(fā)送端的基帶數(shù)字序列。 (2) (2) DPSKDPSK系統(tǒng)的抗噪聲性能不及系統(tǒng)的抗噪聲性能不及2PSK2PSK系統(tǒng)系統(tǒng)。

24、 (3) (3) 在實(shí)際應(yīng)用中，真正作為傳輸用的數(shù)字調(diào)相信號(hào)在實(shí)際應(yīng)用中，真正作為傳輸用的數(shù)字調(diào)相信號(hào) 幾乎都是幾乎都是DPSKDPSK信號(hào)。信號(hào)。 例題：已知數(shù)字信息an=1011010，碼元速率為1200B， 載波頻率為1200Hz。試分別畫出2PSK、2DPSK信號(hào)的 波形。 解：由題可知TS=1TC，即每個(gè)碼元周期有1個(gè)載波周期。對(duì) 于2PSK調(diào)制，采用“1”碼與載波反向，“0”碼與載波同 相的規(guī)則；對(duì)于2DPSK調(diào)制，采用“1”變“0”不變的規(guī) 則，即可得2PSK及2DPSK信號(hào)的波形為 4.3 多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制與解調(diào) 1 1）概念：）概念：狀態(tài)數(shù)大于狀態(tài)數(shù)大于2 2的信號(hào)稱為多進(jìn)制信

25、號(hào)。用多進(jìn)制的信號(hào)稱為多進(jìn)制信號(hào)。用多進(jìn)制 數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，稱為多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。數(shù)字信號(hào)對(duì)載波進(jìn)行調(diào)制，稱為多進(jìn)制數(shù)字調(diào)制。 2 2）原因）原因: :為了提高頻帶利用率，最有效的辦法是使一個(gè)碼為了提高頻帶利用率，最有效的辦法是使一個(gè)碼 元傳輸多個(gè)比特的信息。元傳輸多個(gè)比特的信息。 3 3）分類：）分類： M M進(jìn)制振幅鍵控進(jìn)制振幅鍵控(MASK)(MASK)、M M進(jìn)制頻移鍵控進(jìn)制頻移鍵控(MFSK)(MFSK) 以及以及M M進(jìn)制相移鍵控進(jìn)制相移鍵控(MPSK(MPSK或或MDPSK)MDPSK) 4 4）多進(jìn)制）多進(jìn)制M M：通常取通常取M M=2=2n n，n n為大于為大于1

26、1的正整數(shù)。即對(duì)輸入的正整數(shù)。即對(duì)輸入 的二進(jìn)制數(shù)字序列進(jìn)行分組，將的二進(jìn)制數(shù)字序列進(jìn)行分組，將n n位數(shù)字編成一組，即構(gòu)成位數(shù)字編成一組，即構(gòu)成n n 比特碼元，比特碼元， n n比特碼元有比特碼元有2 2 n n種組合，即有種組合，即有2 2 n n種不同狀態(tài)種不同狀態(tài) 4.3.1多進(jìn)制振幅鍵控(MASK) v優(yōu)點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)：M MASKASK信號(hào)的帶寬和信號(hào)的帶寬和2ASK2ASK信號(hào)的帶寬相同，故單位頻帶信號(hào)的帶寬相同，故單位頻帶 的信息傳輸速率高，即的信息傳輸速率高，即頻帶利用率高頻帶利用率高。 (b) MASK信號(hào) (a) 基帶多電平單極性不歸零信號(hào) 0 01 01 1010 10 1

27、1 11 00 00 t 0 t 0101 10 10 10 1111 00 4.3.1多進(jìn)制振幅鍵控(MASK)的特點(diǎn)： v1 1）MASKMASK信號(hào)的調(diào)制方法與信號(hào)的調(diào)制方法與2ASK2ASK相同，不同的只是基帶信號(hào)相同，不同的只是基帶信號(hào) 由二電平變?yōu)槎嚯娖?。由二電平變?yōu)槎嚯娖健?v2 2）MASKMASK信號(hào)的信息傳輸速率是信號(hào)的信息傳輸速率是2ASK2ASK信號(hào)的倍信號(hào)的倍loglog2 2M M倍。因此，倍。因此， MASKMASK在高信息速率的傳輸系統(tǒng)中得到應(yīng)用。在高信息速率的傳輸系統(tǒng)中得到應(yīng)用。 v3 3）在接收機(jī)輸入信噪比相同條件下，多進(jìn)制數(shù)傳系統(tǒng)的誤）在接收機(jī)輸入信噪比相

28、同條件下，多進(jìn)制數(shù)傳系統(tǒng)的誤 碼率比相應(yīng)的二進(jìn)制系統(tǒng)要高。碼率比相應(yīng)的二進(jìn)制系統(tǒng)要高。 v4 4）電平數(shù)）電平數(shù)M M越大，設(shè)備復(fù)雜。越大，設(shè)備復(fù)雜。 v5 5）只適合在頻帶利用率較高的恒參信道（有線信道）中使）只適合在頻帶利用率較高的恒參信道（有線信道）中使 用。用。 4.3.2多進(jìn)制頻移鍵控(MFSK) (a) 4FSK信號(hào)波形 f3f1f2f4 T T TT t f1f2f3f4 00011011 (b) 4FSK信號(hào)的取值 （1）MFSK調(diào)制解調(diào)的原理方框圖 (2)MFSK信號(hào)的特點(diǎn): 1) 1) 在傳輸率一定時(shí)，由于采用多進(jìn)制，每個(gè)碼元包含的信息量在傳輸率一定時(shí)，由于采用多進(jìn)制，每個(gè)

29、碼元包含的信息量 增加，碼元寬度加寬，因而在信號(hào)電平一定時(shí)每個(gè)碼元的能量增加，碼元寬度加寬，因而在信號(hào)電平一定時(shí)每個(gè)碼元的能量 增加。增加。 2) 2) 一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制碼元組合，因此，總的判決數(shù)可以一個(gè)頻率對(duì)應(yīng)一個(gè)二進(jìn)制碼元組合，因此，總的判決數(shù)可以 減少。減少。 3) 3) 碼元加寬后可有效地減少由于多徑效應(yīng)造成的碼間串?dāng)_的影碼元加寬后可有效地減少由于多徑效應(yīng)造成的碼間串?dāng)_的影 響，從而提高衰落信道下的抗干擾能力。響，從而提高衰落信道下的抗干擾能力。 4) 4) MFSKMFSK信號(hào)的主要缺點(diǎn)是信號(hào)頻帶寬，頻帶利用率低信號(hào)的主要缺點(diǎn)是信號(hào)頻帶寬，頻帶利用率低。 5) MFSK5) M

30、FSK一般用于調(diào)制速率一般用于調(diào)制速率( (載頻變化率載頻變化率) )不高的短波和衰落信道不高的短波和衰落信道 上的數(shù)字通信。上的數(shù)字通信。 4.3.3 多進(jìn)制相移鍵控(MPSK) 4PSK矢量圖 （1）調(diào)相法產(chǎn)生4PSK（QPSK）信號(hào)原理圖 (a) 調(diào)相法產(chǎn)生4PSK信號(hào)原理圖 (b) 調(diào)相法產(chǎn)生4PSK信號(hào)矢量圖 （2）四相絕對(duì)調(diào)相與相對(duì)調(diào)相 四相調(diào)相和前面一樣也有絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相之分。絕四相調(diào)相和前面一樣也有絕對(duì)調(diào)相和相對(duì)調(diào)相之分。絕 對(duì)調(diào)相的載波起始相位與雙比特碼（因?yàn)殡p比特碼構(gòu)成四種對(duì)調(diào)相的載波起始相位與雙比特碼（因?yàn)殡p比特碼構(gòu)成四種 相位）之間有一種固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系；但是相對(duì)碼的載波起始相位）之間有一種固定的對(duì)應(yīng)關(guān)系；但是相對(duì)碼的載波起始 位置與雙比特之間沒有固定對(duì)應(yīng)